Võtmetehnoloogia, populaarne tehnoloogia ja alustehnoloogia edasijõudnud õhusõidukimootoriga tootmise kohta

Sülearbega kaaluhoidla ja võimsuse-kaaluhoidla on kõige olulisemad tehnilised näitajad, et hindada ja hinnata sülearbega mootorite edasiminekust. Et saavutada mootori surve-kaalu suhe üle 10, kasutab sülearbega mootor pidevalt uusi materjale ja esitab uusi struktuure, et vähendada sülearbega mootori komponentide kaalu samal ajal, kui suurendatakse mootori turbiini eesoleva temperatuuri oluliselt. See paneb mootori tootmisele ette kõrgemaid tehnilisi nõudeid ning edendab uute tehnoloogiate pidevat ilmumist ja arengut sülearbega mootorite tootmisel. Kõrge jõudlusega sülearbega mootorite arendamiseks arendatud sarja peamisi tootmistehnoloogiaid muutub või on juba muutunud edasiste tootmistehnoloogiate arengu suundades. See artikkel tutvustab sülearbega mootori peamist tootmistehnoloogiat kolmest vaatenurgast: peamistest tehnoloogiast, populaarsetest tehnoloogiast ja põhitehnoloogiast. Peamine tootmistehnoloogia on vajalik tehnoloogia edasiste sülearbega mootorite arendamiseks. Tootmise populaarne tehnoloogia on tehnoloogia, mida tuleb uurida, et parandada mootori tootmiskiirust ja tootekvaliteeti. Põhitootmistehnoloogia on tehnoloogia, mida tuleb jagada ja arendada mootori arendamise ja massitootmise käigus, mis tähistab mootori tootmistehnoloogia taseme ja tootmiskogumi tugevat poole.

Peatehnoloogia õhukonna mootori tootmisel

Ühekristallset turbokiilu tootmistechnoloogia

Modernse õhukonna mootori turbokiilu eesmõõtmus on oluliselt suurendunud, ja F119 mootori turbokiilu eesmõõtmus jõudab kuni 1900~2050K, mida traditsioonilise protsessiga kaastatud turbokiilud lihtsalt ei suuda sellist kõrget temperatuuri tahaneda, või isegi läbikahanevad ja ei tööta tõhusalt. Ühekristallsete turbokiilude kasutamine lahendas edukalt probleemi mootorite turbokiilu kõrgtemperatuursete tingimustega vastuvõtmises, mis on ajendisuga 10 kraadi võimsuse kaaluhulga suhtelega. Ühekristallsete turbokiilude suurepärane kõrgtemperatuuriline vastuvõtmine põhineb peamiselt sellest, et terve kiil koosneb ainult ühest kristallist, mis nii vältib polükrystallstruktuuri ja suunatud kristallide vahelisi kütepuhkete defekte kõrge temperatuuri omaduste all.

Ühekristalline turbiinilõige on mootori osa, mille tootmise protsessidel on kõige rohkem tööd, kõige pikem tsükkel, kõige madalam kvalifikatsioonimäär ja kõige rangem välismaiste blokaad ning monopool. Ühekristallsete turbiinilõikete tootmisprotsess hõlmab tuumaveeretamist, tuumakorraldamist, tuumarohutamist, tuuma kontrolli, tuuma ja malli sobitamist, kaussuveeretamist, kaub X-tuli inspektsiooni, kauba paksuse kontrolli, kauba koristamist, kaubade kombinatsiooni, kristalli tõstmise süsteemi ja sissekanatamise kombinatsiooni, maalide eemaldamist, kuori kuivamist, kuori devoorbit, kuori paistamist, lehe sissekanatamist, ühekristalli solidifitseerimist, kuori eemaldamist, esialgsed kontrollid, fluoresentskontrolli, tuumaeemaldamist, lihvimist, koordi laiuse mõõtmist, lõigu X-tuli kontrolli, röntgenfilmi kontrolli, profiili kontrolli, täpsemat lõiku, lõigu paksuse kontrolli ja lõplikku kontrolli. Lisaks on vaja saavutada turbiinilõigu investeerimisvormi disainimine ja tootmine.

Praegu suudavad ainult mõned riigid maailmas, nagu Ameerika Ühendriigid, Venemaa, Suurbritannia, Prantsusmaa ja Hiina toota ühekristallsete turbiinilahtriteid. Viimastel aastatel on Hiinas tehtud suuri edusamme ühekristallsete turbiinilahtrite tootmisel. On arendatud vedurkaaluhoidva 10-sugune turbiinilahtrite ning massitoodetud kõrged vedurkaaluhoidvad turbosähkmed.

Terviseintegraalse lahtri kõrge efektiivsusega, tõhusa ja madala maksumusega töötlemismeetod

Tervisekaaretehnoloogia rakendamine edendab õhukonna mootoristruktuuri disaini innovatsioone ja tootmisprotsessi hüppet, saavutades eesmärgid mootori kaaluvähenduses ja tõhususe suurendamises ning parandab mootori töötamise usaldusväärsust. Samal ajal on lehe väike paksus, suur lükk ja kõrge tõhususega aeroodünaamiline disain põhjustanud probleeme lehe jõhkratuse puudumisega, lihtsa deformatsiooniga ja raske kontrollimisega; Lehtede vahelisel kitsas ja sügav õhuvoo kanalis on raske lehedega seotud tehnoloogia realiseerida. Kõrgete jõuomadustega materjalide nagu tiitaaniitse ja üleminekseallegiidide lõigamine on raske ja nende tõhusus on madal. Ameerika Ühendriigid ja Briti alustasid 1980ndatel uue mootori monoliitse ketasatehnoloogia rakendamist, Hiina monoliitne ketastehnoloogia algas umbes 1996.

Integraalse rätise-plaaditehnoloogia rakendamine on edendanud mootoriga puhast struktuuri integreerimistehteoloogia arengut. Trummiga sidus rätis-kett, telgiga sidus rätis-kett, kombinatsioon kett-trumm-telg, sulgev rätis-kett ümberkandega, korrektor-staatorketta-rätis ja kahe- või mitmetasemelise rätis-ketta kombinatsioon on järjestikustelt uute õhusõidukimootorite arendamisel rakendatud. Aksiaalse plaadi ja sentrifuuga veeretaja alusel arendatakse suurte ja väikeste rätistruktuuride plaati ning kaldsirge veeretajaplaati.

Kuna monoloomne ladatisk kasutati kõrgejõulisates aeromootorites, on monoloomse ladadiska tootmistehnoloogia arenenud ja parunenud. Praegu hõlmub monoloomse ladadiska töötlemisprotsess peamiselt järgmisi 5 protsessi: kadunud vaksakli precision casting monoloomne ladadisk, elektronkiilide sidumine monoloomne ladadisk, elektrokeemiline töötlemine monoloomne ladadisk, lineaarne lihiksidus monoloomne ladadisk ja viiakordset CNC tolli töötlemine monoloomne ladadisk.

Viiekoordinaatse CNC-võrkvara töötlusintegraalset lehtkipu tootmismeetod on kohaliku lennukimootori integraalse lehtkipu tootmise protsessis esimeseks, laiendatud tehnoloogilise rakendusega ja suure matusega tehnilises täielikkuses. Selle tehnoloogia arendamise ja rakendamise võtmeks on rebitavate ja rebitavate tehnoloogiad, simmeetriliste spiraalide lehe profiili lõplik töötlemine, ees- ja taga serva töötlemisviga kompensatsioonitehnoloogia ning tervenäoline lehtkipu profiili adapteeruv töötlemistechnoloogia [1]. Välismaal kasutatakse T700 mootoriga, BR715 mootoriga püsimismootorit ja EJ200 mootoriga integraalset lehtkipu seda töötlemismeetodit töötlemiseks ja tootmiseks, samuti KIINA CJ1000A, WS500 ja muud lennukimootorid viiekoordinaatse CNC-töötlemistehteel. Kuju 1 näitab esimest integraalset lehtkipu etappi, mida on valmistatud Hiina poolt kõrge survega pressi jaoks kaubanduslennukite lennukimootorites.

Tühja lehe tootmetehnoloogia

Turbofani mootori fani asub kaugele põlevkonnakambrist, ning külmuskoormus on madal, kuid edasijõudva aeromootori nõuded selle aerodünaamilise efektiivsuse ja võimele vältida väisikute kahjustusi paranevad pidevalt. Kõrge jõudlusega aeromootori fänn kasutab laia kaarega, väärteta ja tühja fani lehte.

Luo Luo ettevõtte poolt arendatud tükkidega trikoonstruktuuriga tühja tuulbokse on parandus algsest meelitsüsteemiga boksi vastu. Luo Luo ettevõte nimetab seda teise põlvkonna tühi tuulboks. Protsess hõlmab üleplastilise vormimise/diffusioonipäringu (SPF/DB) kombinatsiooniprotsessi, mis teeb 3-kihilist tiitaanligi plaati laia kordeedi tühi tuulboksiks. Boksi tühi osa on kolmnurga trussstruktuur, mida kasutatakse juba Boeing 777 ja A330 lendajate Trent mootorites. Hiina on saavutanud kahepargi trussstruktuuriga tühi tuulboksi tootmise tehnoloogias läbimurduse (joonisel 2 näidatakse tühi tuulboksi ja selle sisemist kolmnurga struktuuri), kuid meetodite tööstuslikule rakendamiseks tuleb veel teha palju jõust, vibratsioonide ja väsimuse testimist ning protsessi optimeerimist.

Tühja lõuaku tootmisprotsess on järgmine: Enne kui midagi, tuleb ette valmistada 3 tiitaanlipuvihulist plaati ja neid asetada ülemisesse, keskmisse ja alumisse kihte. Keskmine kiht on tuumapihta, ülemine ja alumine kiht on vastavalt lehe ala ja tagapihta. Pärast see, kui kolm tiitaanlipuvihulist plaati pärast öli eemaldamist ja hapenemist moodustatakse fani tühjad lõuakud, keskmise kihi peegeldusfluussi kontrollimine, tiitaanplaadi sidumine, vormi soojendamine, argoni puhastamine, diffusiooniline ühendamine, superplastilise kujuvormimise, külmamine koos kaevaga, pindade pesemine, lõuaku juure ja sisse- ning väljapuhkimisega töötlemine, lõuaku kontroll ja muud protseduurid [2] superplastiline kujuvormimine/diffusiooniline ühendamine (SPF/DB).

Kõrgeste standarditega naeltootmise tehnoloogia

Kandja on üks peamisi komponente õhusõidukemootoris. Kandjad töötavad kõrge kiirusega tuhandeid RPM-d täis ajal ja peavad ka vastu hoidma mootori rööbi kõrget pöörlemiskiirust, mis tekitab suuret sentrifugaalsurut ning erinevaid vorme pressimissurut, lihvimist ja ultra-kõrgtemperatuuri mõju. Kandjate kvaliteet ja jõudlus mõjutavad otse mootori jõudlust, eluiga, usaldusväärsust ja lendturvet. Kõrged kandjate arendamine ja tootmine on tihti seotud mitmete dissipliinide uurimisega, nagu kontaktmehaanika, riivimisteooria, tribooloogia, väsimine ja kahjustus, lämmastus ja materjalorganisatsioon jne, samuti tuleb lahendada palju tehnilisi probleeme disainis, materjalides, tootmisel, tootmise varustuses, testimisel ja kontrollimisel, rasvades ja riivimises.

Praegu on kõrgeste turundusjuhtide uurimine ja arendamine, tootmine ja müük peamiselt monopooli all läänemaade telgute tootjate poolt, nagu Timken, NSK, SKF ja FAG. Hiina lennukimootori tootetechnoloogia on tagasi ja kodaniku telgutootjate tootmisvalmidus ning arengutaseme ei suuda lühikeseks perioodiks pakkuda kõrgetasemelisi telgeid, mis sobivad edasijõudvate lennukimootorite jaoks. Telg on muutunud Hiina aeroenremonti "Mount Evereste"ks, mida on raske ületada, mis suuresti piirab Hiina kõrge jõudlusega aeroenremonti arengut.

Pulbrite turbiidiplaati tootmesüsteem

Lennukimootori turbiinidisk on allutatud kõrge temperatuuri ja suure jõu ülekantmisele, raskete töötingimuste, keeruka valmistamisprotsessi ja tehnilise raske oleku tõttu, mis on muutunud üheks Kiina mootorarengu raskusteks. Pulverbasisuperalloyd on laialdaselt kasutusel välismaal kõrgete jõudlustega lennukimootorites nende suurepäraste mehaaniliste omaduste ja hea kuuma ja külm protsessimisega. Pulveriturbiinidiske valmistamine hõlmab mitmeid võtmevalmistamistehnoloogiaid, nagu materjalide arendamine, peametalide sulasemine, pulverite valmistamine ja töötlemine, kuuma isostaatiline painutamine, isoteerne vormindamine, soojuskohtlemine ning kõrge täpsusega tuvastamine ja hindamine jne. See kandeb endas võtmeprotsesse, mis on edasiarendatud lennukimootorite valmistamiseks. Välismaal on pulverturbiinide uurimise tendents liikuda kõrgjõudlusest turbiinidiskist kahjustuste vastase turbiinidiski teenindusomaduste poolest ning pulveriseerimisprotsessist ultra-puhasesse õhupulverisse. Kuuma isostaatilise painutamise kõrval on ka ekstrusioon ja isoteerne vormindamine arendatud. Kiinas on Pekingi Lennuteaduste Materjalide Instituut arendanud mitmeid lennukimootoripulveriturbiinidiske, mis on lahendanud võtmetehnoloogilisi probleeme edasiarendatud lennukimootoripulveriturbiinides, kuid pulveriturbiinide tööstuslik valmistamine ei ole veel täielikult lahendatud.

Komposiitmaterjali tootmistechnoloogia

Komposiitmaterjali tehnoloogia on laialdaselt kasutatud kõrge jõu lennukimootorite valmistamisel. LEAP-mootori arendamise vajadustele vastamiseks on Sniema rakendanud 3D vilistatud reziinülekanne (RTM) tehnoloogiat komposiitmaterjalide tuuleturbiini ja komposiitse tuuleturbiinilahtrite tootmiseks. RTM-tehnoloogiaga valmistatud LEAP-mootori osad on kõrge jõuga ning nende mass on ainult poolne võrreldes samasstruktuursete tiitaanliitidega osadega. F119-mootori arendamise käigus arendas Pratt & Whitney pideva SiC-söögi tugevdatud tiitaanmaatriksi komposiitseid laiapargi tuuleturbiinilahtriti. Sellised komposiitlahtrid omavad kõrget paindumatust, kehvakaalu ja löögivastust, mida nimetatakse kolmandaks põlvkonnaks laiapargi tuuleturbiinilahtrite seas. F119 turbokiivermootori kolm tuuleturbiinirotorit on kõik sellest materjalist valmistatud. Hiinas on ka aviasoonimootorite osade valmistamiseks kasutatud komposiitmaterjalite valmistamistehtechnoloogia, ning TiB2-eestikeste autogeense alumiiniummaatriksi komposiitse tuuleturbiinilahtri valmistamine on teinud suurepärast edasiminekut. Kuid TiB2-eestikeste alumiiniummaatriksi komposiitse tuuleturbiinilahtri efektiivne töötlemine, töötlemispuhver tugevdamine, väsimuse vastane omadused ning välismaaliku kahju vastane tehnoloogia on olulised ja raske realiseerida selle materjali tuuleturbiinilahtri tööstusliku uurimise raames.